Motores
Os motores são as peças chaves para o funcionamento de qualquer maquinário. Eles são os responsáveis por acessar uma fonte de energia e convertê-las em um outro tipo de meio energético desejável. Estas peças tão vastas nos dias de hoje, já foram capazes de revolucionar o comportamento da sociedade através de seus antepassados.
Estamos falando da I Revolução Industrial. Foi através do desenvolvimento de motores a vapor que o homem foi capaz de realizar grandes atividades em pequenos períodos de tempo. No início do século XVII, os cientistas Thomas Savery e Denis Papin descobriram que o calor poderia ser utilizado como uma fonte de energia, e construíram os motores a vapor, que funcionavam a partir do processo de combustão externa.
A partir desta realização, novas tecnologias foram sendo desenvolvidas e aprimoradas, gerando assim os motores automobilísticos de combustão interna. Mas antes de entrarmos nas especificidades desta grande máquina... Você sabe o que é combustão?
A combustão, ou queima, é um processo químico que exige três componentes que se combinam. São eles o calor, o oxigênio e o combustível.
Para que você possa entender melhor este sistema, vai aí uma dica experimental: quando acendemos uma vela, adicionamos uma fonte de ignição em um material combustível. A fonte de oxigênio desta combustão vem do próprio ar atmosférico, gerando assim a chama da vela.
Agora, quando utilizamos um objeto para tapar a vela, estamos confinando aquela combustão em um ambiente com fonte finita de oxigênio. Dessa forma, em poucos segundos, a chama da vela se acaba, dando fim ao processo de combustão.
Com os motores de combustão interna, não é diferente. Estas máquinas são uns conjuntos de peças mecânicas e elétricas, cuja finalidade é produzir trabalho pela força de expansão resultante da queima da mistura de ar com combustível, no interior de cilindros fechados.
Atualmente, o mercado possui inúmeros tipos de motores de combustão interna: a gás, gasolina, óleo diesel, querosene, álcool e movidos com outras misturas dos vários combustíveis existentes. Eles são construídos a partir de um ou mais cilindros, sendo que os monocilíndricos normalmente estão destinados a máquinas como motonetas, pequenas lanchas e utensílios agrícolas. Já os policilíndricos são destinados aos automóveis.
Existem diversas classificações para os motores, inclusive a partir da sua disposição em um maquinário. Entretanto, este não é um tipo de classificação largamente utilizado para o entendimento dos motores veiculares.
Constituição do motor de combustão interna
Nos motores de combustão interna, a transformação de energia calorífera como produto da queima ou da explosão de uma mistura de ar e combustível é feita no interior de um dos órgãos da máquina. O motor de combustão interna produz movimentos de rotação por meio de combustões dentro de cilindros fechados. Suas partes principais são:
- Cabeçote
- Bloco do motor
- Conjunto móvel ou cárter
No cabeçote podemos encontrar as câmaras de combustão, onde é feita a queima da mistura de ar e combustível. Já no bloco temos a estrutura principal do motor, onde estão agregados, entre outros elementos, os cilindros e êmbolos; a árvore de manivelas e o Cabeçote.
Por último, mas não menos importante, o conjunto móvel é constituído pelas bielas, êmbolos, anéis e árvores de manivelas e tem a capacidade de transformar os movimentos retilíneos alternados produzidos pelos êmbolos em rotação da própria árvore de manivelas.
Para que você seja capaz de entender como funciona um motor, primeiro devemos elucidar como um cilindro funciona. Logo:
A primeira coisa que você precisa ter em mente é que um cilindro precisa operar em com no mínimo duas válvulas: 1° de admissão; 2° de escapamento.
A abertura e o fechamento dessas válvulas são feitos de forma sincronizada com os movimentos dos êmbolos, que se repetem em uma ordem determinada. Além disso, é importante que entendamos que cada movimento do êmbolo é chamado de tempo na mecânica.
Atualmente, temos motores de diversos tamanhos, disposições, quantidades de cilindro e tempos. Entretanto, neste módulo utilizaremos o motor de 4 tempos para a elucidação do funcionamento dos motores de combustão interna.
Cada tempo equivale a meia volta da árvore de manivela, dessa forma, um motor de 4 tempos realiza 2 voltas completas da árvore de manivela.
Motor de 4 tempos – Ciclo Otto
Este tipo de motor opera a partir da repetição ordenada de quatro movimentos, sendo que dos quatro, apenas o de combustão é capaz de produzir trabalho. Confira:
No primeiro tempo, que é denominado como Admissão, a válvula de escapamento encontra-se fechada, enquanto a de admissão se abre progressivamente. Dessa forma, o êmbolo desloca-se do ponto morto superior (PMS) ao ponto morto inferior (PMI), aspirando a mistura ar/combustível.
Já no segundo tempo, denominado de Compressão, a válvula de admissão se fecha e a de escapamento continua fechada. Além disso, o êmbolo inverte seu movimento do PMS ao PMI, comprimindo a mistura na câmara de combustão.
Chegando no movimento responsável pelo trabalho, o de combustão, temos que as válvulas continuam fechadas. Em adição, é neste tempo que a mistura comprimida é inflamada por uma centelha que salta da vela de ignição. Dessa forma, é através da queima que ocorre a formação de gases que se expandem, impulsionando o êmbolo de volta para o PMI.
Como o próprio nome sugere, o tempo de escapamento é justamente o movimento realizado para a liberação dos gases produzidos pelo motor. Logo, a válvula de admissão fica fechada e a de escapamento se abre, progressivamente, à medida que o êmbolo vai do PMI ao PMS, expelindo os gases resultantes da combustão.
Esse ciclo de quatro tempos, com a combustão provocada pela centelha na vela de ignição, é chamado Ciclo Otto e é um dos mecanismos mais utilizados nos veículos automobilísticos, tanto no Brasil, quanto no Mundo.
É através de um volante localizado atrás da árvore de manivelas que é realizada a regulagem do funcionamento do motor. É importante ressaltar que os cilindros trabalham dentro de uma ordem de combustão específica e o volante, por ter movimentos de inércia, vai realizar a transformação dos impulsos que recebe em um movimento contínuo. Existem inúmeros outros tipos de motores, como por exemplo o ciclo diesel e os motores de dois tempos.
Este artigo pertence ao Curso de Mecânica Automotiva Básica
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